AZPISISTEMEN ARTEKO KONEXIOA: BUSAK · 2016. 1. 19. · KA1 Azpisistemen arteko konexioa: busak 2...

KA1 Azpisistemen arteko konexioa: busak 1

AZPISISTEMEN ARTEKO

KONEXIOA: BUSAK

Konputagailuen Arkitektura I

5. gaia


Sarrera• Helburua:konputagailuaren osagaiak elkartzen dituzten bideak

aztertzea

• Busa: CPU, memoria eta sarrera/irteerako gailuak lotzen dituen seinale-lerro multzo bat da

- Helbide-lerroak: memoria edo S/Iko portuen helbidea

- Datu-lerroak: idatzi edo irakurri behar diren datuak

- Kontrol-lerroak:

+ egin beharreko eragiketa: irakurketa edo idazketa, ...

+ transferentziaren kontrola: protokoloa eta denborizazioa

+ arbitratzea: osagai batek baino gehiagok batera eskatzen badu busen kontrola (CPU, DMA, S/Iko periferikoak), nori eta noiz eman busen kontrola

• Funtzionamendua: osagaiak busaren kontrola lortu behar du eta transferentzia bete protokoloa jarraituz

• Eragiketak: irakurk./idazk. (datua/blokea), Read-Modify-Write...


Sarrera: definizioak

• Bus-zikloa: bi osagairen artean datu baten oinarrizko transferentzia egiteko behar den denbora– Busaren oinarrizko eragiketa

– Urratsak: busaren eskaera, arbitratzea, helbideratzea, transferentzia, errore-detekzioa, onarpena

• Busaren zabalera: datu-lerroen kopurua busean

• Busaren banda-zabalera: parametro honek adierazten du zenbat byte bidal daitezkeen busetik denbora unitatean

– Adibidea: 1 Mbyte/s → 106 byte/s – Transmisio-abiadura: luzeraren, kontrol-logikaren... araberakoa.

• Busaren protokoloa: busera konektatuta dauden gailuek bete behar duten arau-multzoa komunikazio zuzena lortzeko


Sarrera: definizioak

• Jabea (master) eta morroia (slave):– Jabea: busaren jabea da eta transferentzia bat hasiera dezake

– Morroia: gailu pasiboa eskaeren zain

– Adibideak:

Jabea Morroia Eragiketa

CPU Memoria Aginduen bilaketa

CPU S/I-ko gailuak Transferentzia hasieratu

DMA Memoria Datuen transferentzia

– Erlazio dinamikoa: A gailua jabea izan daiteke transferentzia batean, baina morroia beste batean. Adibidez, DMA kontroladorea


Sarrera: busen hierarkia• Arazoak gailu asko konektatzen bada busera:

– gailuen arteko seinaleen hedapenean atzerapen handiagoa

– gailu bakoitzak ezaugarri desberdinak: funtzionamendu-abiadura, banda-zabaleraren behar desberdinak etab.

– busaren ahalmena ase

�bus bakarra: konputagailuaren ezaugarri ahulena

• Irtenbidea:

– bus desberdinak erabiltzea hierarkikoki antolatuta, bakoitza bere zabalera eta abiadurarekin

– ezaugarri berdintsuak dituzten osagaiak bus bera erabiltzen dute

– CPU-ra hurbildu ezaugarri hoberenak dituzten gailuak


Sarrera: busen hierarkia

• Barne-busa: CPU barneko komunikazioa

• Prozesadorearen busa: CPU eta kanpoko cachearen arteko komunikazioa. Adibidez: P4ren busa 400 MHz-koa– Luzera txikia eta abiadura

– Sistema bakoitzak bereak, espezifikoak (prozesadorearen lerroak)

• Bus lokala: abiadura altuko busak azkarrak diren S/Ikogailuentzat. Ezaugarri orokorreko busak izan daitezke, PCI adibidez, edo dedikatuak: IDE, SCSI, AGP, USB...

• Zabaltze-busa : abiadura txikiko S/I-ko gailuak konektatzeko (faxa, modemak, serie-portua, ...). Adibidez: ISA, MCA– Osagai desberdin asko, banda-zabalera desberdinekin

• Sistemako busa: sistema bera osatzen duten prozesadore sistema desberdinak konektatzeko. Adibidez: VME


Sarrera: busen hierarkia

CPU Cache

Prozesadorearen busa

Bideo,

grafikoak

SCSI, etab.

Interfasea

Bus lokala

InterfaseaSerie-portuak,

faxa, modema,

etab.

Zabaltze-busa

MN

Prozesadore bakarreko sistema

Prozesadorea

Sistemako busa

Interfasea


Denborizazioa: transmisio-protokoloa

• Nola koordinatzen diren gertaerak busean transmisioa

zuzena izan dadin

• Oinarrizko bi protokolo: sinkronoa eta asinkronoa

• Protokolo sinkronoa:

erraza gauzatzeko, baina malgutasun gutxikoa: gailuen

abiadurak desberdinak dira eta geldoenaren abiadura hartu

beharko da guztientzat

• Protokolo asinkronoa:

transferentzia egokitu daiteke gailuaren abiaduraren arabera


Bus sinkronoa

– Buseko erloju-seinale batek kontrolatutako transferentziak

– Transferentzia batek ziklo-kopuru osoa behar du

– Protokoloaren adibidea:• TAD: erlojuaren lehen zikloko goranzko ertzetik helbidea

egonkortzen den unera arte pasatzen den denbora maximoa

• TDS: irakurritako datuek gutxienez hirugarren zikloko beheranzko ertza baino 50 ns lehenago egon behar dute busean, inork irakurri aurretik egonkorrak izan daitezen

• TM eta TRL: IO/M.L eta RD/WR.L seinaleak lehen zikloko beheranzko ertzaren ondorengo lehen 85 ns-tan aktibatu behar direla adierazten dute


Bus sinkronoa: adibidea

Maiztasuna 4 MHz � 250 ns (erloju-zikloa) � 750 ns irakurketa-zikloa

•TAD: 110 ns (maximoa) Banda-zabalera: 1.33 Mbyte/s

•TDS: 50 ns (minimoa)

•TM y TRL: 85 ns (maximoa)

� 1. ziklo -> 125-85 = 40 ns

2. ziklo -> 250 ns

3. ziklo ->125 -50 = 75 ns

Memoriak kasurik txarrenean 365 ns

ditu datuak busean kokatzeko

RD/WR seinalea aktibatzen denetik

TMTMH

TAD

Signal

Clk

ADDRESS

D0-D7

T1 T2 T3

TML

TDS

TRH

TDHTRL

Datua

Memoriako helbidea

IO/M

RD/WR


Bus sinkronoa• Busaren banda-zabalera handitzeko:

– erloju-maiztasuna handitu

• arazoak gailuekin → erantzun-denbora txikiagoa behar da• arazoa busean (bus skew): seinale guztiak ez dira busean

agertzen une berean eta erlojuak denbora eman behar die seinale guztiei egonkorrak izateko

– transferentziak blokeka egin

• jabeak adierazten dio morroiari transferitu behar den byte-kopurua

• morroiak, bus-zikloan byte bat itzuli beharrean, byte bana bidaltzen du erloju-ziklo bakoitzean adierazitako byte-kopurua bidali arte

• lehen ikusitako adibidean, n byteko blokea irakurtzeko denbora n+2 izango litzateke 3n izan beharrean


Bus erdisinkronoa

• Bus sinkronoaren ezaugarriak baina seinale bat gehiago: READY (baita BUSY edo WAIT)

• Gailu batek ezin duenean eragiketa bete aurreikusitako denboran, jabeari jakinaraziko dio READY seinalea ez aktibatuz

→ ziklo gehiago gehitzen dira: itxarote-zikloak (wait state)• Datuak prest daudenean, morroiak READY seinalea aktibatzen

du

• Seinale honen bitartez protokoloa egokitu daiteke gailuaren abiadurara. Gehitutako itxarote-zikloen kopurua beti osoa izango da

• Erloju-seinalea erabiltzen duten protokoloek ez dute lortzen emaitza onena: eragiketa batek 550ns behar baditu eta erlojuarenperiodoa (zikloa) 250ns-koa bada, 3 erloju ziklo beharko dira eragiketa burutzeko (750ns). Eraginkortasuna galtzen da.


Bus erdisinkronoa

Signal

Clk

A0-A7

D0-D7

RD/WR

T1 T2 T3 T1 T2 TWAIT T3

READY

Itxarote-ziklorik ez Itxarote-ziklo 1


Bus asinkronoa

• Busak ez du erloju-seinalerik. Gailuen arteko komunikazioa elkarrizketa-protokolo bat jarraituz egingo da (handshake). Horretarako bi seinale berriak izango dira: MSYN (master synchronization) eta SSYN (slave synchronization)– Jabeak helbide- eta kontrol-seinaleak aktibatzen ditu (adib. irakurtzeko)

– Seinaleak egonkortzeko tarte bat utzi eta gero MSYN seinalea aktibatzen du, horrela adieraziz helbide- eta kontrol-lerroak egokiak direla

– Denbora-tarte ezezagun bat eta gero, morroiak datuak ematen ditu eta SSYN seinalea aktibatzen da datuak prest daudela adierazteko

– Jabeak datuak jaso eta MSYN desaktibatzen du

– Morroiak SSYN desaktibatzen du


Bus asinkronoa

Address

Data Data

IO/M

MSYN

SSYN

RD/WR

@


Bus zatitua

• Bi fase bereizten dira: jabearen eskaera eta morroiaren erantzuna– bi faseen arteko denbora beste transferentzia batetarako erabiliko da

• Seinaleak MSYN eta SSYN (bus asinkronoa)

• Lehen fasea (adibidez. Memoriako irakurketa):– Jabeak helbidea bidaltzen du eta IO/M.L, RD/WR.L seinaleak aktibatzen

ditu. Horrekin batera bere identifikadorea bidali behar du

– Seinaleak egonkortzeko tartea eta gero, MSYN aktibatzen du

– Morroiak SSYN aktibatzen du eta ondorioz jabeak seinaleak desaktibatu eta deskonektatu egiten da. Azkenik, morroiak SSYN desaktibatzen du

• Bigarren fasea: lehen morroia zena orain jabea da– Morroiak datuak prest dituenean, transferentzia hasieratzen du busean:

datuak eta jabearen identifikadorea jarri eta SSYN seinalea aktibatzen du

– Jabeak datuak jaso eta MSYN aktibatzen du

– Morroiak SSYN desaktibatzen du, eta ondorioz, jabeak MSYN desaktibatzen du


Bus zatitua

Jabearen eskaera Morroiaren erantzuna

Address

Data

RD/WR

Data

IO/M

MSYN

SSYN


Busen multiplexazioa

• Lerro berak erabiltzea seinale-mota desberdinak bidaltzeko, adibidez, helbideak eta datuak

→→→→ busaren lerroak denboran muliplexatzen dira• Seinale berria: ALE (Address Latch Enable), lerro

multiplexatuak zertarako erabiltzen ari diren uneoro jakiteko

• Datu edo helbide-lerroen multiplexazioaren bitartez:

(a) helbideratze-ahalmen bera helbide-lerro gutxiagorekin, datu-lerroak multiplexatzen badira

(b) banda-zabalera handiagoa helbide-lerroak multiplexatzen badira

• Hardwarea sinpleagoa da, baina protokoloa motelagoa (ezin da informazio guztia paraleloan bidali)


Busen multiplexazioa

Signal

Clk

A8-A15

ALE

T1 T2 T3 T1 T2 TWAIT T3

READY

RD/WR

A0-A7 D0-D7 A0-A7 D0-D7AD0-AD7

Bus erdisinkrono multiplexatuaren adibidea

Itxoite-ziklorik gabe Itxoite-ziklo 1


Busaren arbitratze-lana

• Bus batean osagai-jabe bat baino gehiago baldin badago, nork erabil dezake busa aldi berean behar badute? Nola kudeatzen dira lehentasunak busa eskuratzerakoan?

• Protokolo guztiek oinarrizko 3 seinale erabiltzen dituzte:

– Busaren eskaera (Bus Request): busa eskuratu nahi duen gailuak aktibatzen du

– Eskaeraren onarpena (Bus Grant): busaren arbitroak bidaltzen duen seinalea gailuari adierazteko busaren jabea dela

– Busa okupatuta (Busy): gailuak busa lortzen duenean seinale hau aktibatzen du busaren kontrola eskuratuz


Margarita-katea (Daisy-Chain)• Gailuak Bus Request aktibatzen du → arbitroak Bus Grant

aktibatzen du

• Bus Grant seinalea lehen gailura iristen da (in), eta honek:

– ez badu eskaerarik egin, hurrengoari pasako dio → out– eskaera egin badu, katea moztu eta Busy aktibatuko du

• Transferentzia amaitzean Busy desaktibatuko du eta busa libre utzi

• Gailuen lehentasuna finkoa: arbitrotik gertuen dagoenak lehentasun handiena

Gailu 1

BusarenkontroladoreaREQUEST

BUSY

Gailu 2 Gailu n

in out in out in outGRANT


k

k k k

Gailu 1Busarenkontroladorea REQUEST

BUSY

Gailu 2 Gailu n

• Kontroladoreak eskaera bat detektatzerakoan (Bus Request) inkesta bat egiten du gailua identifikatzeko:

– gailu bakoitzaren kodea bidaltzen du k seinale erabiliz

– eskaera egin duen gailuak bere kodea jasotzen duenean, Busyaktibatzen du eta inkesta bukatzen da

• Hurrengo inkesta berriro hasierako kodetik has daiteke, edo azkeneko inkestak utzitakoarekin jarraitu (round robin)

• Lehentasuna: inkestaren ordenaren araberakoa (dinamikoa izan daiteke)

Inkesta (Polling)

k=log2(n)


• Gailu bakoitzak bere eskaera- eta onartze-lerroak (Ri eta Gi ) ditu, baina denek erabiltzen dute Busy seinale bera

• Arbitro zentralizatu batek erabakitzen du nori eman busaren kontrola lehentasun irizpide baten arabera

• Abantaila: azkarra. Adibidea: PCI busa

• Desabantaila: lerro gehiago busean (Ri, Gi) + arbitro zentralizatua

Eskaera independenteak

R1

G1

R2

G2

Rn

Gn

BUSY

Gailu 1 Gailu 2 Gailu n

Busaren

kontroladorea


• Autoaukeraketaren bitartez (adibidez, SCSI):

– Lehen bezala gailuek busa eskatzen dute era independentean

– Eskaera egiten duten gailuek erabakitzen dute nori ematen zaion busaren kontrola

• Gailu bakoitzak bere identifikadorea jartzen du busean

• Gailuek identifikadoreak aztertzen dituzte, eskaera egin dutenen artean lehentasun altueneko gailua nor den zehazteko

• Talkaren detekzioaren bitartez (adibidez, Ethernet):

– Kasu honetan ere eskaera independentea da

– Gailu batek busa eskuratu nahi duenean ea okupatuta dagoen aztertzen du; ezezkoan, transmisioa hasieratzen du

– Seinaleen atzerapena dela eta, gerta daiteke beste gailu batek aldi berean busa aztertu, eta ez ikustea okupatuta dagoela. Bere transmisioa hasieratzen du ��TALKA

– Transmititzen ari den gailua busean dagoena “entzuten” geratzen da eta talka detektatzen du berak transmititutakoa eta entzundakoa bat ez datozenean

– Talka baldin badago, parte hartzen duten gailuek transmisioa eteten dute eta ausazko denbora-tarte bat itxaroten dute berriro saiatu baino lehen

� eraginkortasuna ez galtzeko gailu-kopurua txikia izan behar da

Arbitratze banatua


Serie/paralelo transmisioa• Serie transmisioa:

– Bitak banaka bidaltzen dira busetik.– Transmisioa sinkronoa edo asinkronoa izan daiteke (transmisioaren hasieran eta

bukaeran kontrol-informazioa erabiltzen da: start eta stop bitak). Normalean transmisio asinkronoa erabiltzen da.

– Estandarra: RS-232C (1969, Electronic Industries Alliance) • Banda-zabalera maximoa: 115kb/s (distantzia motza eta kable onak)• 9 edo 25 pinetako konektoreak• Datu-terminalaren, DTE (Data Terminal Equipment), eta datuak transmititzen

dituenaren, DCE (Data Carrier Equipment), arteko komunikazioa• Adibidez, DTE � prozesadorea / DCE � modema• Transmisioa ondorengo motetakoa izan daiteke:

– simplex: noranzko bakarra (DTE�DCE ó DCE�DTE)– half-duplex: bi noranzkotan baina ez aldi berean– full-duplex: bi noranzkotan aldi berean

• UART 8250 (Universal Asynchronus Receiver/Transmitter): paralelo-serie bihurketa.

• PC � 4 portu COM (@: 3F8H,2F8H,3E8H,2E8H / IRQak: 4,3,4,3)

– Erabilpena: sagua, modemak, inprimagailuak,...– Beste serie-bus batzuk: USB, Fire Wire, Serial ATA, PCI Express


Serie/paralelo transmisioa

• Transmisio paraleloa:– N biteko blokeak bidaltzen dira busetik.– Estandarra: Centronics (1970, Centronics Data Computer Corporation+ Epson)

• 8 biteko estandarra, banda-zabalera maximoa: 150kB/s• 25 pineko konektoreak, luzera 4.5m (15m kable bereziekin)• PC � 2 portu LPT (@: 378H, 278H / IRQ: 7, 5)• Noranzko bakarreko komunikazioa

– Estandar berriak. Helburua: transmisioaren banda-zabalera handitzea

• EPP (Extended Parallel Port): 8 bit bi noranzkotan, banda-zabalera maximoa 500 kB/s

• ECP (Extended Capabilities Port) [Microsoft eta HP]: DMA, daisy chain, barne-bufferrak, banda-zabalera maximoa 1 MB/s

• IEEE 1284 (1994): datu-transferentzietarako 5 modu (aurrekoak beraien artean), banda-zabalera 2 MB/s

– Jatorrizko erabilpena: inprimagailuen konexioa (gaur egun, gailudesberdinak)


Bus komertzialen adibideak• ISA, EISA, MCA busak: Industry Standard Architecture

Extended ISA

Micro Chanel Adapter

• PCI [PCI-X, PCIe] busak: Peripheral Component Interconnect

• AGP busa: Accelerated Graphics Port

• IDE busa: Integrated Drive Electronics

• SCSI busa: Small Computer System Interface

• SATA busa: Serial ATA

• Serial Attached SCSI busa

• USB (Universal Serial Bus) eta Fire Wire busak

• AC’97 busa

• PCMCIA busa: Personal Computer Memory Card InternationalAssociation

• VME busa: Versa Module Europe

• FUTUREBus+ busa


Bibliografia• Liburuak

– Arquitectura del PC (volumen II), M. Ujaldón

– Hardware y componentes, J.E. Herrerías

– Upgrading and repairing PCs, S. Mueller

• Aldizkariak– Byte, PC Actual, PC World, PC Plus, PC Magazine

• Web orriak– http://www.techfest.com/hardware/bus/isa.htm

– http://www.pcisig.com

– http://www.agpforum.org

– http://www.1394ta.org (Fire Wire busa )

– http://www.usb.org

– http://www.t10.org (SCSI busa)

– http://www.t13.org (IDE busa)

– http://www.scsita.org (SCSI eta Serial Attached SCSI busak )


ISA, EISA, MCA busak• ISA busa (Industry Standard Architecture), IBM-ek garatutako bus sinkronoa:

– 1981: 8 biteko bertsioa 4,77 MHz-koa XT PC-rako (62 kontaktutako busa)– 1984: 16 biteko bertsioa 8,33 MHz-koa AT PC-rako (62+36 kontaktu)

• Compaq-ek 1988an 32 biteko bertsio bat atera zuen 32 biteko prozesadoreak iristean � EISA (Extended ISA), PCI busa iritsi zenez ez zuen arrakastarik izan

• Gaur egun 16 biteko ISA busa mantentzen da: banda-zabalera gutxi behar duten periferikoak konektatzeko (faxa, modema, ....)

• Hasierakoak ez ziren Plug&Play (eskuz hautatu behar @, IRQ). Geroago Microsoft eta Intelek Plug&Play motakoak atera zituzten

• Bertsio komertzialen laburpena:

Busa CPU MHz @/datuak IRQ DMA kanalak Mbyte/sISA (8 bit) 8086 4,77 20/8 bit 8+NMI 4 2 (2 ziklo)ISA (16 bit) 80286 8,33 24/16 16+NMI 8 8 (2 ziklo)EISA (32 bit) 80386 8,33 32/32 16+NMI 8 33MCA (32 bit) 80386 20 32/32 16+NMI 8 80

• Bus MCA (Micro Chanel Adpater): – IBMek aurkeztua 1987an. Ez da ISA-rekin bateragarria– bus sinkronoa eta Plug&Play– Ez da erabili � kostu handiagoa, IBM-ren patentea, ...


PCI Busa(Peripheral Component Interconnect)

• 1993an Intelek sartua 430FX txipset-a zuten 100 MHz-tik gorako Pentium makinentzat.

• Helburua: ISA busarenak baino prestazio altuagoak behar zituztengailuen beharrak asetzea (sistema grafikoak, sarea, diskoak, ...)

• Bus sinkronoa. Arbitratze zentralizatua (eskaera independenteak)

• Helbide eta datu-lerroak multiplexatuak: 32 edo 64 bit

Estandarra MHz Datu-lerroak MB/s1.0 33 32 1322.0 33 64 266

2.1/2.2/2.3 66 64 533

• Transferentziak burst moduan.

• 0,5 metroko luzera, 1024 gailu konekta daitezke buseko 32 segmenturekin eta segmentuko 32 gailu konektatuz.

• Plug&Play onartzen du


PCI busa: PCI-X eta PCI Express

• PCI-X:– Prestazio altuko konputagailuei eta estazio grafikoei zuzendutako

estandarra

– 2000, PCI-X 1.0 � 64 bit, 133 MHz, 1066 MB/s

– 2002, PCI-X 2.0 � 64 bit, 133 MHz, 2x: 2133 MB/s, 4x: 4266 MB/s

• PCI Express (PCIe):

– 2002ko espezifikazioa � 2004an merkaturatua. PCI eta AGPren ordezkoa

– Teknikoki PCI arkitektura berri bat da:

• Puntutik punturako serie busa (switch baten bidez)

• Bi noranzkotako transmisioa

– 6 formatu, slot formatu eta banda zabalera desberdinekin

x1 � 250 MB/s x8 � 2000 MB/s x32 � 8000 MB/s

x2 � 500 MB/s x12 � 3000 MB/s

x4 � 1000 MB/s x16 � 4000 MB/s


AGP Busa(Accelerated Graphics Port)

• Intelek 1997an sartua 3D grafikoen eta errealitate birtualaren

tratamendua bizkortzeko (segundoko 10-25 3D irudi erakusteko) →PCI busa ez zen nahikoa

• PCI busaren bertsio espezializatua prozesadorea bideo-memoria eta

memoria nagusiarekin zuzenean konektatzen duena.

• Segmentazio teknikak erabiltzen ditu memoriaren atzipenean

• 32 biteko busa, maiztasuna 66 MHz, ondorengo espezifikazioekin:

– AGP 1.0 (1996): 1x � 266 MB/s (4 byte/ziklo) 2x � 533 MB/s

– AGP 2.0 (1998): 1x, 2x, 4x � 1,07 GB/s

– AGP 3.0 (2002): 1x, 2x, 4x, 8x � 2,1 GB/s [funtzionamendu isokronoa]

• AGP Pro: zerbitzari eta estazio grafikoei zuzendutako bertsioa


IDE Busa (Integrated Drive Electronics)• Western Digital enpresak sartua 1984ean biltegiratze gailuen konexiorako

(disketeak, disko gogorrak, CDROM-ak, eta abar.) XT PC-en kontroladoreakordezkatuz

• Diskoaren kontroladorea gailuan bertan dago eta oinarri-txartelak IDEren eta bus lokalaren (normalean PCI) artean zubi bezala lan egiten duen zirkuitu bat besterik ez du

• Espezifikazioak:

– ATA (AT Attachment: AT konexioa) [IDE]: 16 datu bit, [1,66 MHz � 8,33 MB/s]

– ATA-2 (1996): LBA (>528 MB), PIO 3/4, DMA [8,33 MHz � 16,66 MB/s]

• FAST-ATA

• EIDE (Enhanced IDE): IDE kanal bikoitza, CD eta DVDentzako interfazea

– ATA-3 (1997): zenbait hobekuntza baina banda zabalera ez da hobetzen

– ATA-4 (1998): Ultra-DMA (goranzko+beheranzko hertzak) [2x8,33 MHz � 33 MB/s]

– ATA-5 (2000): Ultra-DMA 3/4 [2x16,66 MHz �66 MB/s], komertziala: Ultra-ATA/66

– ATA-6 (2001): Ultra-DMA 5 [2x25 MHz � 100 MB/s], komertziala: Ultra-ATA/100

– ATA-7 (2003): 133 MB/s, komertzialal: Ultra-ATA/133 (azken espezifikazioa??)

• ATA-4 eta ATA-5ek 80 lerroko busak behar dituzte gainerakoek 40 lerrokoakerabiltzen dituzten bitartean. Hala ere, konektorea tamaina berekoa da


IDE (Integrated Drive Electronics)• IDE espezifikazio komertzialak

Komertziala Estandarra Araua MB/sIDE ATA PIO 0 3,33

PIO 1 5,22PIO 2 8,33

EIDE ATA2 zabaldua PIO 3 + DMA 0-2 11,11

PIO 4 + DMA 0-2 16,66Ultra-DMA ATA-4 PIO 0-4 + DMA 0-2 + Ultra-DMA 0-2 33Ultra-ATA/66 ATA-5 PIO 0-4 + DMA 0-2 + Ultra-DMA 0-4 66Ultra-ATA/100 ATA-6 PIO 0-4 + DMA 0-2 + Ultra-DMA 0-5 100

• PC batean ondorengoa aurkitzen dugu:

– 2 kanal IDE 40/80 lerrotakoak disko gogorren eta CD-ROM-en

konexiorako (PRIMARY IDE edo IDE1 + SECONDARY IDE edo IDE2),

bakoitza bi gailurentzako. Jabe/morroi konfigurazioa (jumperrak) busaren

erabileran lehentasuna ezartzeko

– IDE kanal 1 disketerentzako (FLOPPY) , estuagoak (34 lerro)


SCSI Busa (Small Computer System Interface)• 1986an hasi zen erabiltzen mota desberdinetako gailuak

konektatzeko: diskoak, eskanerrak, inprimagailuak...– SCSI-1 asinkronoa (1983): 8 datu bit, 4 MB/s, 7 gailu konekta daitezke

– SCSI-1 sinkrono: 8 datu bit, 5 MHz, 5 MB/s

– SCSI-2 (1989): protokolo bateratua disko, zintak, CD-ROM, eskaner eta abarrentzat

• Fast-SCSI bidez maiztasuna bikoizten da, 10 MHz [10 MB/s]

• Wide-SCSI: 16 biteko datu busa [10 MB/s], 15 gailu konekta daitezke

• Fast-Wide-SCSI: 10 MHz, 16 datu bit � 20 MB/s

– SCSI-3 (UltraSCSI): RAID, banda zabalera maximoa 320 MB/s (16 bits, 80 MHz, 2x)

• Gailuak bus berera konekta daitezke daisy chain erabiliz. Lehen gailua PC-ko SCSI kontroladorera konektatzen da eta azken gailua katearen amaiera da

• Datu-lerroak eta helbide-lerroak multiplexatuak. Arbitratzea: autoaukeraketa (gailuen arteko elkarrizketa)

• Protokolo adimenduna: gailuen arteko elkarrizketa gertatzen da, prozesadoreak parte hartu gabe.


SCSI (Small Computer System Interface)• Bertsio komertzialak:

Komertziala MHz datuak gailu # MB/s luzeraSCSI SCSI-1 5 8 bits 7 5 6m(SE)/25m(HVD)Fast-SCSI SCSI-2 10 8 7 10 3m(SE)/25m(HVD)Wide-SCSI SCSI-2 5 16 15 10 6m(SE)/25m(HVD)Fast-Wide-SCSI SCSI-2 10 16 15 20 3m(SE)/25m(HVD)Ultra-SCSI SCSI-3 20 8 7 20 1,5m(SE)Wide-Ultra- SCSI-3 20 16 15 40 1,5m(SE)/25m(HVD)Ultra2 SCSI-3 40 8 15 40 12m(LVD)/25m(HVD)Wide-Ultra2 SCSI-3 40 16 15 80 12m(LVD)/25m(HVD)Wide-Ultra3 (Ultra160) SCSI-3 2x40 16 15 160 12m(LVD)Ultra320 SCSI SCSI-3 2x80 16 15 320 12m(LVD)

• 50 pineko kableak (A kablea, 8 bit) eta 68 pine (P kablea, 16 bit)

• Mota askotako konektoreak (50 eta 68 pinekoak, dentsitate altukoak....)

• IDE busarekin konparatuz:– prestazio hobeak: banda zabalera, komandoen kudeaketa, etc.– transferentzia adimentsuagoak– kostu handiagoa: 2 aldiz handiagoa tamaina bereko disko batentzat +

kontroladorea

→ ingurune profesionaletara zuzendua: zerbitzariak, RAID sistemak, ...


Serial ATA (SATA) busa• Serial ATA 1.0 2000ko otsailetik. Serial ATA Working Group (Dell,

IBM, Intel, Maxtor, Quantum, Seagate, APT Technologies)

• Serie busa, 150 MB/s baino gehiago [SATA 1.0, 2003] (750MHz)– II bertsioan 300 MB/s (1500 MHz)

– III bertsioan 600 MB/s (3000 MHz)

• 15 kontaktutako kablea– Positiboa/negatiboa/lurra noranzko bakoitzean (3+3)

– 6 kontaktu hot plugging aukerarako

– IDE baino tamaina txikiagoa, karkasa barruko hozketa errazten du

– Gailuak beroan konekta daitezke

• Puntutik punturako konexioa erabil daiteke metro batetako luzera ez bada gainditzen

• Unitate bakoitzak mota honetako konexio bakarra erabiltzen du (ez du busa konpartitzen � jabe/morroi konfiguraziorik ez)


Serial Attached SCSI busa

• 2001, lan taldea: Compaq, IBM, LSI Logic, Maxtor, Seagate

• Bertsio komertzial 2004ean

• Helburua: gaur egungo teknologia desberdinen abantailak elkartzea

– SCSI gailuen sendotasuna

– SATAren kostu baxua gaitasun altua

– Zuntz optikoaren abiadura

– Abiadura eta fidagarritasun handia eskatzen duten sistementzat: zerbitzariak, RAID....

• Independenteak diren S/I-ko bi kanal erabiltzen ditu

• Espezifikazioak:

– SAS 300 (2004): 300 MB/s, 128 gailu, kanpoko gailuak (6 metro)

– SAS 600 (2007): 600 MB/s

– SAS 1200 (2010): 1200 MB/s

• Serial ATArekin bateragarria

• Informazioa Webean � http://www.scsita.org


USB Busa• 1995 (Pentium II) [Intel, IBM, Microsoft, Compaq, ....]

• Bi noranzkotako busa. Bezero/zerbitzari arkitektura (host)

• Espezifikazioak:– USB 1.0: 1995, 1.5 MHz, 1.5 Mbit/s, 3 metro [teklatua, sagua, ...]

– USB 1.1: 1998, 12 MHz, 12 Mbit/s (1.5 MB/s), 5 metro [inprimagailua, ....]

– USB 2.0: 2000, 480 MHz, 480 Mbit/s (60 MB/s), 5 metro [HD, DVD, ...]

• 3 funtzionamendu modu:– Etenak: gailu motelentzat (teklatua, sagua, ...)

– Blokeak: informazio paketeak mugitzen dituzten gailuentzat (diskoak, ...)

– Isokronoa: fluxu konstantea denbora errealean (soinua, bideoa, ...)

• Abantailak:– Kable eta konektoreen bateraketa– Muntatzeko erraztasuna: Plug&Play eta txartelik ez– 127 gailu konekta daitezke izar motako topologia batean hub edo

konzentradoreak erabiliz.– Konexioa beroan, PC-a hasieratzeko beharrik gabe– USB konektoretik elikatua zuzenean (gehienez 2,5 W)


Fire Wire busa

• Apple, 1995ean IEEEk estandarizatua [IEEE-1394]

• Serie busa. Puntutik punturako arkitektura, host baten beharrik gabe 63 gailu konektatzeko aukera ematen du

• Espezifikazioak:– IEEE 1394: 100, 200 eta 400 MHz � 100, 200 eta 400 Mbit/s– IEEE 1394b: 800 MHz � 800 Mbit/s (100 MB/s)– IEEE 1394b: 1600 MHz �1600 Mbit/s (200 MB/s)– Luzera maximoa: 4,5 metro

• USBek dituen antzerako abantailak:– Konektore eta kableen bateraketa– Muntatzeko erraztasuna: txartel beharrik ez eta Plug&Play– Konexioa beroan: makina hasieratzeko beharrik gabe– Elikadura busean dator– Transferentziak modu isokronoan (bideo digitala, ...)

• USB baino interfaze adimentsuagoa (komandoak,....), baina USB baino garestiagoa da

• Multimedia gailuei zuzendua (bideo digitala)


Bus AC’97

• Intel, 1997

• Informazio analogikoa bidaltzeko bus espezifikoa: soinua (soinu-txartela) eta telefonoa (modem)

• AMR (Audio Modem Riser) [AGPren antzerakoa] motako slotbatean konektatzen den txartel batean integratzen da. Txartel honen irteerak telefono seinalerako konektorea eta soinurako konektoreak dira.

• PCI busaren erabilera saihesten du datu hauen transmisiorako, baliabideak libre utziz (modem eta soinu txartelak erabilitako IRQ seinaleak)

• Pentium IIItik aurrerako makinetan agertzen da. Zenbait kasutan oinarri txarteletan integratua egon daiteke.


PCMCIA Busa

(Personal Computer Memory Card International Association)

• 1990en atera zen ordenadore portatilentzat memoriarako zabaltze--txartel gisa

• Gaur egun modemak, soinu-txartelak, SCSI-ak, diskoak... konekta daitezke.

• 68 pineko 3 txartel-mota aurki ditzakegu (tamaina 54 x 85,6 mm):

– I: zabalera 3,3 mm, memoria-konexioa

– II: 5 mm, modemak eta soinua, plug&play

– III: 10,5 mm, aurrekoak + diskoak

• Hasieran 8 eta 16 bitekoak ziren ISA busaren maiztasun berarekin

(8,33 MHz). 1996an 32 bitekoa agertu zen 33 MHz-ko

maiztasunarekin (PCI busaren maiztasun bera)


VME, FUTUREBus+ Busak

• Errendimendu altuko sistemetarako (adibidez, multiprozesua)• VME Busa (Versa Module Europe):

– 1981ean Motorolak sartua MC68000 prozesadorerako– bus asinkronoa, ez multiplexatua (128 lerro)– Arbitratzea: daisy chain, luzera: 0,5 metro– 16, 24 edo 32 biteko helbideak / 8, 16 edo 32 biteko datuak– 21 nodo konektatzeko aukera– 10 Mbyte/s (arrunta) – 20 Mbyte/s (burst) – 40 Mbyte/s (burst, 32 bit)– Zabalpenak: memoriarako (VMX), serie-busa (VMS), errendimendu altuko S/I

(VSB), instrumentazioa (VXI), erabilpen militarrak, eta abar.

• FUTUREBus+– Oinarrizko egitura VMErenaren antzekoa– bus asinkronoa, multiplexatua– arbitratze zentralizatua edo banatua– 32 nodo konektatzeko aukera, luzera: 0,5 metro– 64 biteko helbideak eta 32, 64, 128 edo 256 biteko datuak– Banda-zabalera maximoa: 3200 Mbyte/s

AZPISISTEMEN ARTEKO KONEXIOA: BUSAK · 2016. 1. 19. · KA1 Azpisistemen arteko konexioa: busak 2...

Documents

Transcript of AZPISISTEMEN ARTEKO KONEXIOA: BUSAK · 2016. 1. 19. · KA1 Azpisistemen arteko konexioa: busak 2...